Neuartige Verfahren zur Fertigung auf Molekularebene
Rastersondenmikroskopie (RSM) ist eine wissenschaftliche Technik, bei der eine kleine Sonde verwendet wird, um die Oberfläche einer Probe zu scannen, und sorgt nicht nur Informationen über die Topographie, sondern auch über physikalische, chemische und magnetische Eigenschaften. Eine der Haupteinschränkungen des Verfahrens ist, dass es nur Informationen über leitende und halbleitende Materialien liefern kann, während Polymere, Keramik, Glas und sogar biologische Materialien nicht abgebildet werden können. Die Rasterkraftmikroskopie (RKM) wurde entwickelt, um diesen Nachteil aus dem Wege zu räumen. Rasterkraftmikroskopie funktioniert über das Erfassen der Kräfte zwischen der nanoskopisch kleinen Nadel der Sonde und der Probenoberfläche. Je nach Modus misst das Mikroskop nun nicht nur die Kraft, sondern steuert sie über eine Rückkopplungsschleife. Im Rahmen des Nanoman-Projekts ("Control, manipulation and manufacture on the 1-10nm scale using localised forces and excitations") finanzierte europäische Forscher hatten die Aufgabe, neue Verfahren mit höherer Auflösung zur Manipulation von Strukturen in der Größenordnung einzelner Moleküle zu entwickeln. Die Wissenschaftler konzentrierten sich insbesondere auf die Manipulation von Nanostrukturen in isolierenden Oberflächen für die Nanofertigung auf RKM-Basis. Den Nanoman-Teammitgliedern gelang der Bau und das Testen etlicher neuer Instrumente Grundlage der Rasterkraftmikroskopie, mit denen kleine und große Moleküle sowie Nanokristalle manipuliert werden können. Zu den maßgeblichen Beiträgen Zählten die den Nanobereich betreffende Manipulation in einem Vakuum bei Raumtemperatur, die molekulare Manipulation auf dielektrischen Oberflächen bei niedriger Temperatur und die Positionierung einzelner Wassermoleküle auf einer isolierenden Oberfläche. Außerdem entwickelten die Forscher ein Simulationstool zur Modellierung der Wechselwirkungen zwischen Sonde und Oberfläche sowie der Effekte der Rückkopplungssteuerung, welche eine Simulation der Bilderzeugung und eine Schätzung der Kräfte zum Steuern der Manipulation ermöglichen. Die Nanoman-Projektergebnisse werden die EU-Innovation auf dem sich rasch entwickelnden Gebiet der Nanofertigung fördern und auf diese Weise die Position der EU stärken sowie neue europäische Nanotechnologien auf den Weg bringen.
